CN102559007A

CN102559007A - 用于制作抗腐蚀耐磨损涂层的组合物及其制备方法和应用

Info

Publication number: CN102559007A
Application number: CN2011104278313A
Authority: CN
Inventors: 姜贵琳; 王建斌; 解海华
Original assignee: Yantai Darbond Technology Co Ltd
Current assignee: Yantai Darbond Technology Co Ltd
Priority date: 2011-12-19
Filing date: 2011-12-19
Publication date: 2012-07-11
Anticipated expiration: 2031-12-19
Also published as: CN102559007B

Abstract

本发明涉及一种用于制作抗腐蚀耐磨损涂层的组合物及其制备方法和应用。该组合物包括A组分和B组分，其中A组分由以下各原料配比制成：液体环氧树脂20～50份、超支化环氧树脂3～25份、环氧树脂活性稀释剂5～15份、偶联剂0.5～1.0份、流平剂1～3份、刚玉粉20～40份、石英粉8～15份、滑石粉8～40份、云母粉8～15份、气相二氧化硅1～2份；B组分由以下各原料配比制成：改性脂环胺45～75份、改性聚酰胺30～65份、固化促进剂1～5份；所述A组分：B组分为100：20～100：23（重量比）。根据A组分和B组分混合制成的涂层组合物同时具有抗腐蚀、耐磨损、抗冲击、热稳定性好而又施工方便的特性。

Description

用于制作抗腐蚀耐磨损涂层的组合物及其制备方法和应用

技术领域

本发明涉及一种制作抗腐蚀耐磨损涂层的组合物及其制备方法和应用，尤其涉及一种环氧树脂涂层组合物及其制备方法和应用。

背景技术

当前，核电与水电、火电一起构成世界能源的三大支柱，在世界能源结构中占有重要地位。但中国核电起步相对较晚，现在已投产核电装机容量约900多万千瓦，仅占电力总装机量的2％左右，比例很低。根据中国工程院重大咨询项目《中国能源中长期(2030、2050)发展战略研究》报告，积极发展核电是中国能源的长期重大战略选择。

目前在核电站设施的运行中，海水系统对核电站设备管道阀门的腐蚀问题极其突出。在设备经过几年的运行后，不少设备管道和阀门都遭到了不同程度的冲刷腐蚀及其它不同形态的腐蚀，造成了巨大的损失。

当前核电站通用的保护涂层多采用丙烯酸、聚氨酯和端羧基液体丁腈橡胶等增韧改性环氧树脂，采用气相二氧化硅、玻璃纤维粉等制成产品。这些方法多带来环氧固化物的热稳定性下降，致使玻璃转化温度降低、耐老化性能变差，抗冲击强度、抗腐蚀性能和耐磨损性能较低，而且因这些增韧材料具有较大的粘滞力，造成环氧树脂粘度增大，使制成的保护涂层高温时拉丝、低温时发硬，固化反应放热时又容易塌陷、流淌，致使施工性差，难以保证理想的效果。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是提供一种用于制作抗腐蚀耐磨损涂层的组合物，减少海水系统对核电站设备管道、阀门的腐蚀、冲击和磨损。

本发明解决上述技术问题的技术方案如下：一种用于制作抗腐蚀耐磨损涂层的组合物，由A组分和B组分构成；

所述A组分由以下重量份各原料配制而成：液体环氧树脂20～50份、超支化环氧树脂3～25份、环氧树脂活性稀释剂5～15份、偶联剂0.5～1.0份、流平剂1～3份、刚玉粉20～40份、石英粉8～15份、滑石粉8～40份、云母粉8～15份、气相二氧化硅1～2份；在采用超支化环氧树脂，赋予环氧涂层很好的增韧、抗冲击、耐腐蚀和耐磨效果，具有良好的热稳定性；所述B组分由以下重量份各原料配制而成：改性脂环胺45～75份、改性聚酰胺30～65份、固化促进剂1～5份。采用的改性脂环胺，固化涂层光滑明亮，涂饰效果极好，且具有耐磨耐腐效果；采用的改性聚酰胺，具有很高的交联密度，具有优良的耐海水腐蚀效果；所述A组分与所述B组分的重量比为100∶20～100∶23。超支化环氧树脂具有传统线性聚合物所没有的低粘度、高流变性、高成膜性、低结晶性等一系列独特的物理化学特性，赋予环氧涂层优异的增韧、抗冲击效果，使环氧涂层机械性能大为提高，同时改善施工效果。根据A组分和B组分混合制成的涂层组合物同时具有抗腐蚀、耐磨损、抗冲击、热稳定性好而又施工方便的特性。

在上述技术方案的基础上，本发明还可以做如下改进：

进一步，液体环氧树脂为双酚A环氧树脂或/和双酚F环氧树脂。采用双酚A环氧树脂，粘接强度高，廉价、易得。采用双酚F环氧树脂，其具有较低的粘度，其固化物具有更好的柔韧性和耐腐蚀性能。所述双酚A环氧树脂的环氧值为0.48～0.54，如：DER331或E51；所述双酚F环氧树脂为环氧值0.56～0.63的双酚F二缩水甘油醚，所述双酚F环氧树脂包括EPON862或NPEF170等。

进一步，所述改性脂环胺为指活泼氢当量为45g/Eq或95g/Eq的脂环族改性胺；所述改性聚酰胺为指活泼氢当量为95g/Eq的芳香胺改性低分子聚酰胺。采用改性脂环胺和改性聚酰胺作为固化剂，使环氧树脂固化物具有较好的粘接性和韧性，具有较好的抗冲击性能和施工性，具有很好的耐化学腐蚀性。采用叔胺类促进剂可实现较快的固化速度。

进一步，所述气相二氧化硅为比表面积为300M2/g的气相法SiO2。采用上述进一步方案的有益效果是，采用气相法SiO2，提高了触变性，改善了抗腐蚀耐磨损环氧涂层的成型性和施工性能。

进一步，所述超支化环氧树脂，环氧值为0.35。

进一步，所述环氧树脂活性稀释剂为具有单官能度或双官能度的脂肪族缩水甘油醚，所环氧树脂活性稀释剂包括烯丙基缩水甘油醚(AGE)、辛基缩水甘油醚、丁基缩水甘油醚(BGE)、1，4-丁二醇二缩水甘油醚、1，6-己二醇二缩水甘油醚中的一种或几种的混合物。采用上述进一步方案的有益效果是：采用环氧稀释剂既降低了环氧树脂粘度，也保证环氧树脂固化物较高的交联密度；采用含有环氧基官能团的硅烷偶联剂，参与固化反应，并提高了环氧胶对粘接基材的附着性。

进一步，所述偶联剂为含有环氧基官能团的硅烷偶联剂。所述含有环氧基官能团的硅烷偶联剂包括γ-缩水甘油醚氧丙基三甲氧基硅烷。

进一步，所述流平剂为聚硅氧烷结构的Perenol S43或丙烯酸酯共聚物结构的Perenol F40一种或两种混合物。采用上述进一步方案的有益效果是，使产品不仅具有流平性，还具有消泡效果。

进一步，所述固化促进剂为叔胺类促进剂，所述叔胺类促进剂包括2，4，6-三(二甲基氨甲基)苯酚(K-54)或苄基二甲胺一种或两种的混合物。采用叔胺类促进剂可实现较快的固化速度。

所述刚玉粉为AI₂O₃含量为99.5％以上的板状白刚玉粉，如型号为600#的白刚玉粉。采用研磨用板状刚玉粉，具有较高的硬度和耐磨性，赋予耐磨损环氧涂层较低的相对磨损率和抗高载荷冲击能力。

所述石英粉和云母粉为含量为99.5％以上，目数为600目的粉体；所述滑石粉为含量为99.5％以上，目数为1500目的粉体。采用廉价、易得的石英粉、云母粉和滑石粉，使抗腐蚀耐磨损环氧涂层具有良好的施工性能和涂层延展性，并使固化物具有较大的拉伸强度和抗冲击性能。

本发明还提供一种用于抗腐蚀耐磨损涂层的组合物制备方法包括如下步骤：

(1)制备A组分：将的液体环氧树脂20～50份(重量份数)、超支化环氧树脂3～25份(重量份数)、环氧树脂活性稀释剂5～15份(重量份数)、偶联剂0.5～1.0份(重量份数)、流平剂1～3份(重量份数)加入搅拌机内，机械搅拌；再加入板状刚玉粉20～40份(重量份数)、玻璃纤维粉8～15份(重量份数)、石英粉8～15份(重量份数)、滑石粉8～40份(重量份数)、云母粉8～15份(重量份数)，机械搅拌；再加入气相二氧化硅1～2份(重量份数)搅拌20分钟，抽真空至泡沫消失，获得组分A，包装放置待用；

(2)制备B组分：将改性脂环胺45～75份(重量份数)、改性聚酰胺30～65份(重量份数)、固化促进剂1～5份(重量份数)，置于混合釜内，抽真空至泡沫消失，出料，得到B组分。

(3)使用时，将所述A组分和B组分按100∶20～100∶23的比例称取，混合均匀，刷涂在打磨至金属本体并清理干净的待涂表面，固化后即得。

本发明还提供一种上述组合物用于刷涂在金属表面制备防腐或/和耐磨金属产品的用途。

具体实施方式

以下所举实例只用于解释本发明，并非用于限定本发明的范围。

实施例1

1)制备A组分：将重量份数的E51环氧树脂30份、超支化环氧树脂5份、辛基缩水甘油醚10份、KH-560偶联剂0.6份、Perenol S43流平剂2份加入双行星动力混合搅拌机内，于自转速度为500转/分钟，公转速度为15转/分钟的条件下，机械搅拌0.5小时；再加入板状刚玉粉20份、玻璃纤维粉8份、石英粉8份、滑石粉15份、云母粉8份，于自转速度为800转/分钟，公转速度为20转/分钟的条件下，机械搅拌2.5小时；再加入气相二氧化硅1.5份搅拌20分钟，抽真空至-0.08Mpa至泡沫消失，获得组分A，包装放置待用；

2)制备B组分：将重量份数的Versamine C-31改性脂环胺60份、H-15改性聚酰胺38份、K54固化促进剂2份，置于双行星动力混合釜，以800～1000转/分钟搅拌60分钟，再以200-300转/分钟低速搅拌20分钟，抽真空至泡沫消失，出料，得到B组分。

3)使用时，将上述A组分与B组分按100∶21的比例称取，混合均匀，刷涂在打磨至金属本体并清理干净的待涂表面，固化后即得。

实施例2

1)制备A组分：将重量份数的DER331环氧树脂40份、超支化环氧树脂10份、丁基缩水甘油醚6份、KH-560偶联剂0.8份、Perenol F40流平剂3份加入双行星动力混合搅拌机内，于自转速度为500转/分钟，公转速度为15转/分钟的条件下，机械搅拌0.5小时；再加入板状刚玉粉25份、玻璃纤维粉10份、石英粉8份、滑石粉15份、云母粉8份，于自转速度为800转/分钟，公转速度为20转/分钟的条件下，机械搅拌2.5小时；再加入气相二氧化硅2份搅拌20分钟，抽真空至-0.08Mpa至泡沫消失，获得组分A，包装放置待用；

2)制备B组分：将重量份数的JH-5953改性脂环胺69份、H-25改性聚酰胺30份、苄基二甲胺固化促进剂1份，置于双行星动力混合釜，以800～1000转/分钟搅拌60分钟，再以200-300转/分钟低速搅拌20分钟，抽真空至泡沫消失，出料，得到B组分。

3)使用时，将上述A组分和B组分按100∶20的比例称取，混合均匀，刷涂在打磨至金属本体并清理干净的待涂表面，固化后即得。

实施例3

1)制备A组分：将重量份数的NPEF-170环氧树脂50份、超支化环氧树脂15份、1，4-丁二醇二缩水甘油醚12份、KH-560偶联剂0.5份、Perenol S43流平剂1份加入双行星动力混合搅拌机内，于自转速度为500转/分钟，公转速度为15转/分钟的条件下，机械搅拌0.5小时；再加入板状刚玉粉25份、玻璃纤维粉8份、石英粉10份、滑石粉15份、云母粉12份，于自转速度为800转/分钟，公转速度为20转/分钟的条件下，机械搅拌2.5小时；再加入气相二氧化硅2份搅拌20分钟，抽真空至-0.08Mpa至泡沫消失，获得组分A，包装放置待用；

2)制备B组分：将重量份数的Versamine C-31改性脂环胺45份、H-15改性聚酰胺53份、K-54固化促进剂2份，置于双行星动力混合釜，以800～1000转/分钟搅拌60分钟，再以200-300转/分钟低速搅拌20分钟，抽真空至泡沫消失，出料，得到B组分。

3)使用时，将上述A组分和B组分按100∶23的比例称取，混合均匀，刷涂在打磨至金属本体并清理干净的待涂表面，固化后即得。

实施例4

1)制备A组分：将重量份数的E51环氧树脂25份、超支化环氧树脂20份、烯丙基缩水甘油醚(AGE)15份、KH-560偶联剂1.0份、Perenol F40流平剂3份加入双行星动力混合搅拌机内，于自转速度为500转/分钟，公转速度为15转/分钟的条件下，机械搅拌0.5小时；再加入板状刚玉粉40份、玻璃纤维粉15份、石英粉11份、滑石粉15份、云母粉12份，于自转速度为800转/分钟，公转速度为20转/分钟的条件下，机械搅拌2.5小时；再加入气相二氧化硅1.5份搅拌20分钟，抽真空至-0.08Mpa至泡沫消失，获得组分A，包装放置待用；

2)制备B组分：将重量份数的JH-5953改性脂环胺55份、H-25改性聚酰胺40份、K-54固化促进剂5份，置于双行星动力混合釜，以800～1000转/分钟搅拌60分钟，再以200-300转/分钟低速搅拌20分钟，抽真空至泡沫消失，出料，得到B组分。

实施例5

1)制备A组分：将重量份数的NPEF-170环氧树脂35份、超支化环氧树脂8份、烯丙基缩水甘油醚(AGE)15份、KH-560偶联剂0.5份、Perenol S43流平剂3份加入双行星动力混合搅拌机内，于自转速度为500转/分钟，公转速度为15转/分钟的条件下，机械搅拌0.5小时；再加入板状刚玉粉40份、玻璃纤维粉8份、石英粉11份、滑石粉30份、云母粉13份，于自转速度为800转/分钟，公转速度为20转/分钟的条件下，机械搅拌2.5小时；再加入气相二氧化硅2份搅拌20分钟，抽真空至-0.08Mpa至泡沫消失，获得组分A，包装放置待用；

2)制备B组分：将重量份数的Versamine C-31改性脂环胺45份、H-25改性聚酰胺51份、苄基二甲胺4份，置于双行星动力混合釜，以800～1000转/分钟搅拌60分钟，再以200-300转/分钟低速搅拌20分钟，抽真空至泡沫消失，出料，得到B组分。

3)使用时，将上述A组分和B组分按100∶22的比例称取，混合均匀，刷涂在打磨至金属本体并清理干净的待涂表面，固化后即得。

对比实施例：

常规耐腐蚀保护涂层多采用液体端羧基丁腈橡胶改性环氧树脂做增韧剂，示例以与本发明抗腐蚀耐磨损涂层对照：

1)制备A组分：将重量份数的E51环氧树脂40份、液体端羧基丁腈橡胶改性环氧树脂8份、丁基缩水甘油醚15份、KH-560偶联剂0.5份、A-530消泡剂0.3份加入双行星动力混合搅拌机内，于自转速度为500转/分钟，公转速度为15转/分钟的条件下，机械搅拌0.5小时；再加入玻璃纤维粉35份、滑石粉20份、云母粉8份，于自转速度为800转/分钟，公转速度为20转/分钟的条件下，机械搅拌2.5小时；再加入气相二氧化硅1～2份搅拌20分钟，抽真空至-0.08Mpa至泡沫消失，获得组分A，包装放置待用；

2)制备B组分：将重量份数的651聚酰胺30、593改性胺25份、T-31改性胺15份，DMP-30固化促进剂2份，苯甲醇10份置于双行星动力混合釜，以800～1000转/分钟搅拌60分钟，再以200-300转/分钟低速搅拌20分钟，抽真空至泡沫消失，出料，得到B组分。

3)使用时，将上述A组分和B组分按100∶25的比例称取，混合均匀，刷涂在打磨至金属本体并清理干净的待涂表面，固化后即得。

将上述实施例1-5制得的抗腐蚀耐磨损涂层与对比实施例按胶粘剂试验标准进行机械性能测试、相对磨损率测试、盐雾测试和双85老化后测试，数据如表1、表2所示。

1、实施例与对比实施例机械性能测试对照，见表1

表1.实施例与对比实施例机械性能测试结果

注*：为45#钢-45#钢喷砂试片。

注**：制成规定样件，60％30#碳化硅悬浊液，200转/分钟48小时后测试。

2、实施例与对比实施例老化及耐腐蚀性能测试对比，见表2

表2.实施例与对比实施例老化及耐腐蚀性能测试结果

经如上实施例与对比实施例的性能测试分析表明，本发明抗腐蚀耐磨损涂层具有很好的综合性能，特别是具有很好的耐磨损性能，具有很好的耐盐雾耐腐蚀性能，并具有较好的涂膜柔韧性和较高的抗冲击、抗压缩强度。所以，本发明所提供的抗腐蚀耐磨损涂层，适合应用于核电领域中海水供排系统管道阀门的预防护，对提高管道阀门的使用寿命带来极大的改善。

以上所述仅为本发明的较佳实施例，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims

1.一种用于抗腐蚀耐磨损涂层的组合物，其特征在于，由A组分和B组分混合而成；

所述A组分由以下各重量份的原料制成：液体环氧树脂20～50份、超支化环氧树脂3～25份、环氧树脂活性稀释剂5～15份、偶联剂0.5～1.0份、流平剂1～3份、刚玉粉20～40份、石英粉8～15份、滑石粉8～40份、云母粉8～15份、气相二氧化硅1～2份；

所述B组分由以下各重量份的原料制成：改性脂环胺45～75份、改性聚酰胺30～65份、固化促进剂1～5份；

所述 A组分与所述B组分重量份数比为100：20～100：23。

2.根据权利要求1所述组合物，其特征在于，液体环氧树脂为双酚A

环氧树脂或/和双酚F环氧树脂。

3.根据权利要求1所述组合物，其特征在于，所述改性脂环胺为指活泼氢当量为45g/Eq或/和95g/Eq的脂环族改性胺。

4.根据权利要求1所述组合物，其特征在于，所述改性聚酰胺为指活泼氢当量为95g/Eq的芳香胺改性低分子聚酰胺。

5.根据权利要求1所述组合物，其特征在于，所述气相二氧化硅为比表面积为300 M²/g的气相法SiO₂。

6.根据权利要求1所述组合物，其特征在于，所述环氧树脂活性稀释剂为具有单官能度或/和双官能度的脂肪族缩水甘油醚。

7.根据权利要求1至6任一项所述组合物，其特征在于，所述偶联剂为含有环氧基官能团的硅烷偶联剂。

8.根据权利要求1至6任一项所述组合物，其特征在于，所述流平剂为聚硅氧烷结构的Perenol S43或丙烯酸酯共聚物结构的Perenol F40中的一种或两种混合物。

9.根据权利要求1至6任一项所述组合物，其特征在于，所述固化促进剂为叔胺类促进剂。

10.一种用于抗腐蚀耐磨损涂层的组合物的制备方法，其特征在于，所述制备方法包括如下步骤：

（1）制备A组分：将液体环氧树脂20～50份（重量份数）、超支化环氧树脂3～25份（重量份数）、环氧树脂活性稀释剂5～15份（重量份数）、偶联剂0.5～1.0份（重量份数）、流平剂1～3份（重量份数）加入搅拌机内，机械搅拌；再加入板状刚玉粉20～40份（重量份数）、玻璃纤维粉8～15份（重量份数）、石英粉8～15份（重量份数）、滑石粉8～40份（重量份数）、云母粉8～15份（重量份数），机械搅拌；再加入气相二氧化硅1～2份（重量份数）搅拌20分钟，抽真空至泡沫消失，获得组分A，包装放置待用；

（2）制备B组分：将改性脂环胺45～75份（重量份数）、改性聚酰胺30～65份（重量份数）、固化促进剂1～5份（重量份数），置于混合釜内，抽真空至泡沫消失，出料，得到B组分。

11.（3）将所述A组分与B组分按100:20～100：23的比例称取，混合均匀，刷涂在打磨至金属本体并清理干净的待涂表面，固化后即得。

12.权利要求1-9任一项所述的组合物刷涂在金属表面制备防腐或/和耐磨金属产品的应用。